电机散热控制电路及电机系统的制作方法

1.本实用新型涉及电机设备技术领域，尤其涉及一种电机散热控制电路及电机系统。


背景技术：

2.永磁同步电机通常普遍采用高的电磁负荷，虽然达到了节省材料、缩小体积的目的，但是也造成了电机产生的热量过大，而散热面积相对不足的问题。过高的温度不仅会影响电机的工作性能，甚至会对电机造成严重损坏，因此永磁同步电机一般都会配置用于对电机进行散热的水冷装置。
3.目前，矿下作业通常使用变频器对电机进行直接控制，散热水冷装置由用户通过远程dcs(distributed control system，分散控制系统)进行远程控制。这种控制方式由于水冷装置和电机分别控制，很容易出现水冷装置没有及时对电机进行散热，导致电机因温度过高而损坏的情况发生。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种电机散热控制电路及电机系统，旨在解决水冷装置可能未及时对电机进行散热导致电机损坏的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种电机散热控制电路，应用于电机中，所述电机包括电机本体和用于对电机本体进行散热的水冷装置，其特征在于，所述电机散热控制电路包括：
6.第一温度采样电路，用于检测所述电机本体的电机温度信号；
7.散热控制器，所述散热控制器的输入端与所述第一温度采样电路的输出端连接；所述散热控制器用于在所述电机温度信号对应的电机温度达到预设散热温度时输出开启散热信号；
8.开关电路，所述开关电路的受控端与所述散热控制器的输出端连接，所述开关电路的第一端用于接入电源，第二端用于与所述水冷装置的电源端连接；所述开关电路用于根据所述开启散热信号导通，以驱动所述水冷装置通电工作，并对所述电机本体进行散热。
9.可选地，所述电机散热控制电路还包括变频器，所述散热控制器集成于所述变频器中；所述变频器的输出端与所述电机本体连接，所述变频器用于驱动所述电机本体运行。
10.可选地，所述变频器还用于在所述电机温度信号对应的电机温度达到预设报警温度时发出警报。
11.可选地，所述变频器还用于在所述电机温度信号对应的电机温度达到预设停机温度时控制所述电机停止运行。
12.可选地，所述电机散热控制电路还包括第二温度采样电路，所述第二温度采样电路的输出端与所述变频器连接；
13.所述第二温度采样电路，用于检测所述水冷装置的温度大小，并输出对应的水冷
温度信号至所述变频器；
14.所述变频器，还用于在所述水冷温度信号对应的水冷装置温度达到预设水冷预警温度时发出警报。
15.可选地，所述变频器包括信号输入模块，所述信号输入模块与所述散热控制器连接，所述信号输入模块用于接收用户输入的预设散热温度、预设预警温度及预设停机温度，并输出至散热控制器，以使所述散热控制器根据预设散热温度、预设预警温度及预设停机温度控制所述开关电路。
16.可选地，第一温度采样电路包括多个第一温度传感器，每一所述第一温度传感器用于对应检测所述电机的一个绕组的绕组温度信号，所述第一温度传感器的输出端分别与所述散热控制器连接；
17.所述散热控制器，用于在任意一个所述绕组的绕组温度信号达到预设散热温度时输出开启散热信号。
18.可选地，所述第一温度采样电路包括多个第二温度传感器，每一所述第二温度传感器用于对应检测所述电机的一个轴承温度数据，所述第二温度传感器的输出端分别与所述散热控制器连接；
19.所述散热控制器，用于在任意一个所述轴承温度数据达到预设散热温度时输出开启散热信号。
20.可选地，所述开关电路包括do信号接收端子及接触器；所述接触器包括线圈、第一触头、第二触头和第三触头；
21.所述do信号接收端子与所述线圈连接，所述第一触头、所述第二触头和所述第三触头的第一端分别与所述电源连接，所述第一触头、所述第二触头和所述第三触头的第二端分别与所述水冷装置的电源端连接；
22.所述do信号接收端子用于在接收到所述开启散热信号时接通，使所述线圈上电，所述第一触头、所述第二触头和所述第三触头均闭合。
23.此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种电机系统，包括电机本体、水冷装置和电机散热控制电路；电机散热控制电路用于根据电机本体的温度控制水冷装置对电机本体进行散热；电机散热控制电路被配置为如上述的电机散热控制电路。
24.本实用新型通过设置第一温度采样电路对电机本体的温度进行检测，并输出对应的电机温度信号至散热控制器，使得散热控制器可以确定电机温度是否达到预设散热温度，以及时输出开启散热信号，控制开关电路导通，使水冷装置通电，对电机进行散热。从而由散热控制器对根据电机温度对水冷装置进行联动控制，在电机温度过高时，散热控制器可以第一时间启动水冷装置进行散热，从而保证电机安全。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本实用新型电机散热控制电路一实施例的模块示意图；
27.图2为本实用新型电机散热控制电路另一实施例的模块示意图；
28.图3为本实用新型电机散热控制电路一实施例的一部分电路结构示意图；
29.图4为本实用新型电机散热控制电路一实施例的又一部分电路结构示意图。
30.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
31.附图标号说明：
32.标号名称标号名称100电机230开关电路200电机散热控制电路240第二温度采样电路110电机本体231do信号接收端子120水冷装置232接触器210第一温度采样电路qf断路器220散热控制器
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具体实施方式
33.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
36.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
37.本实用新型提供一种电机散热控制电路，应用于电机中，参照图1，该电机100包括电机本体110和用于对电机本体110进行散热的水冷装置120，在一实施例中，电机散热控制电路200包括第一温度采样电路210、散热控制器220和开关电路230；
38.所述散热控制器220的输入端与所述第一温度采样电路210的输出端连接；所述散热控制器220用于在所述电机温度信号对应的电机温度达到预设散热温度时输出开启散热信号；
39.开关电路230，所述开关电路230的受控端与所述散热控制器220的输出端连接，所述开关电路230的第一端用于接入电源，第二端用于与所述水冷装置120的电源端连接；所述开关电路230用于根据所述开启散热信号导通，以驱动所述水冷装置120通电工作，并对所述电机本体100进行散热。
40.上述电机100可以为永磁电机等配备了水冷装置120进行散热的电机。所述散热控制器220可以为plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)或mcu(microcontroller unit，微控制单元)等可编程的控制器件。水冷装置120具体可以包括水箱、水管、水泵等装置，水冷装置120上电后开始工作，冷却水从水箱进水口流进、出水口流出，通过冷却水的流动带走电机本体100的热量，下电即停止工作。
41.具体的，第一温度采样电路210可以实时或定时采集电机本体100的温度，并输出电机温度信号至散热控制器220，散热控制器220中可以预存有预设散热温度，预设散热温度可以结合实际情况进行设定，如80℃、90℃等；当检测到电机温度达到了该预设散热温度时，说明电机温度过高，散热控制器220输出散热开启信号控制开关电路230导通，使水冷装置120上电工作，为电机进行散热；当检测到电机温度低于该散热温度时，说明电机温度在安全范围内，散热控制器220可以输出散热关闭信号控制开关电路230关断，使水冷装置120下电，节约能耗。
42.本实施例通过设置第一温度采样电路210对电机本体100的温度进行检测，并输出对应的电机温度信号至散热控制器220，使得散热控制器220可以确定电机温度是否达到预设散热温度，以及时输出开启散热信号，控制开关电路230导通，使水冷装置120通电，对电机进行散热。从而由散热控制器220对根据电机温度对水冷装置120进行联动控制，在电机温度过高时，散热控制器220可以第一时间启动水冷装置120进行散热，从而保证电机安全。
43.在一实施例中，所述电机散热控制电路200还包括变频器，所述散热控制器220集成于所述变频器中，所述变频器的输出端与所述电机本体100连接，所述变频器用于驱动所述电机本体100运行。
44.本实施例中，通过将散热控制器220集成于所述变频器中，可以实现由变频器根据电机的温度对水箱的联动控制。散热控制器220选择plc时，其与变频器的通讯可以结合实际电路设置，如rs485串口通信。
45.在一实施例中，所述变频器还用于在所述电机温度信号对应的电机温度达到预设报警温度时发出警报。
46.预设报警温度可以根据实际情况进行设置，例如80℃、85℃或90℃等，可以与预设散热温度相同，也可以不同。可以理解的，当电机温度信号对应的电机温度达到预设报警温度时，变频器会同步输出开启散热信号，使水冷装置120工作。
47.在一实施例中，所述变频器还用于在所述电机温度信号对应的电机温度达到预设停机温度时控制所述电机停止运行。
48.预设停机温度可以根据实际情况进行设置，例如100℃、110℃等。当电机温度信号对应的电机温度达到预设停机温度时，变频器也会同步输出开启散热信号，使水冷装置120工作。还需要说明的是，变频器只有在检测到电机温度达到预设停机温度时才控制电机停机；即便水冷装置120出现故障，只要电机温度没有达到停机温度，电机运行都不会有损坏的风险，变频器仍可以控制电机正常运行。
49.在一实施例中，所述电机散热控制电路200还包括第二温度采样电路240，所述第二温度采样电路240的输出端与所述变频器连接；所述第二温度采样电路240用于检测所述水冷装置120的温度大小，并输出对应的水冷温度信号至所述变频器；所述变频器还用于在所述水冷温度信号对应的水冷装置120温度达到预设水冷预警温度时发出警报。
50.水冷预警温度也可以结合实际情况设置，通过对水冷装置120的温度进行检测，可以在水冷装置120的温度达到预设水冷预警温度时，确定该水冷装置120故障，此时发出警报，以使维护人员及时排除故障。
51.在一实施例中，变频器还用于在水冷温度信号对应的水冷装置120温度达到电机温度信号对应的电机温度时发出警报。
52.可以理解的，正常情况下水冷装置120的温度一定会低于电机的温度，当水冷装置120的温度与电机温度相同，或大于电机温度时，也可以说明此时水冷装置120出现了故障，此时也需要发出警报。
53.在一实施例中，所述水冷装置120包括水箱，所述第二温度采样电路240包括第三温度传感器；所述第三温度传感器的输出端为所述第二温度采样电路240的输出端；所述第三温度传感器，用于检测所述水箱的出水口温度大小，并作为对应的水冷温度信号输出至所述变频器。
54.本实施例中，第三温度传感器设置于水箱出水口附近，用于检测水箱出水口的温度，在水冷装置120正常工作时，水箱出水口温度与进水口的温度近似；而当水箱因杂质等原因出现异常时，水箱出水口的温度会明显偏高，所以根据水箱出水口温度可以判断水箱是否出现故障，因此将该温度作为水冷装置120的温度，并基于此检测水冷装置120是否正常工作。
55.进一步地，所述第二温度采样电路240还包括第四温度传感器；所述第四温度传感器的输出端与所述变频器连接；所述第四温度传感器用于检测水箱的进水口温度信号；所述变频器还用于在根据所述进水口温度信号对应的进水口温度和所述水冷温度信号对应的出水口温度确定所述水箱异常时发出警报。
56.由于在水箱异常时，出水口温度会明显高于进水口温度，因此基于出水口温度和进水口温度可以判断水箱是否出现故障，并在水箱故障时发出警报，提醒维护人员及时排除故障，以免因水箱故障而不能对电机散热，导致电机温度过高损坏。
57.在一实施例中，所述信号输入模块与所述散热控制器220连接，所述信号输入模块用于接收用户输入的预设散热温度、预设预警温度及预设停机温度，并输出至散热控制器220，以使所述散热控制器220根据预设散热温度、预设预警温度及预设停机温度控制所述开关电路230。
58.所述信号输入模块可以为在集成有散热控制器220的变频器的触摸屏上设置的输入界面，用于接收用户输入的散热温度作为预设散热温度，接收用户输入的预警温度作为预设预警温度，接收用户输入的停机温度作为预设停机温度，从而使散热控制器220根据用户输入的预设散热温度、预设预警温度及预设停机温度控制水冷装置120。这种方式可以省去因调整预设散热温度、预警温度和停机温度而反复烧录程序的工作量，并方便用户结合实际使用场景进行调整。
59.在一实施例中，第一温度采样电路210包括至少多个第一温度传感器，每一所述第一温度传感器用于对应检测所述电机的一个绕组的绕组温度信号，每一所述第一温度传感器的输出端分别与所述散热控制器220连接；所述散热控制器220用于在任意一个所述绕组的绕组温度信号达到预设散热温度时输出开启散热信号。
60.由于电机有三个绕组，对应的，第一温度传感器的数量可以设置为多个。当第一温
度传感器的数量为两个时，可用这两个第三温度传感器检测电机的三相绕组中的任意二相绕组温度数据，变频器根据这两组温度信号中温度较高的一组控制水冷装置120。当第一温度传感器的数量为三个时，可用这三个第三温度传感器分别检测电机的三相绕组温度信号，变频器根据这三组温度信号中温度最高的一组控制水冷装置120，从而可以保证当任意一相绕组温度过高时，都可以被变频器识别到，并及时控制水冷装置120进行散热。
61.在另一实施例中，所述第一温度采样电路210包括多个第二温度传感器，每一所述第二温度传感器用于对应检测所述电机的一个轴承温度数据，每一所述第二温度传感器的输出端分别与所述散热控制器220连接；所述散热控制器220用于在任意一个所述轴承温度数据达到预设散热温度时输出开启散热信号。
62.本实施例中，通过设置第二温度传感器检测电机的轴承温度，并将轴承温度作为电机本体温度，可以实现变频器及时根据电机轴承温度控制水冷装置120工作，来对电机本体100及时散热，保护电机的安全性。
63.具体的，当第二温度传感器的数量为二个时，可以分别用于对电机的前后轴承温度进行检测，其中一个第二温度传感器输出前轴承温度信号，另一个第二温度传感器输出后轴承温度信号，变频器根据这两个轴承温度中较高的温度控制水冷装置120，即，当任意一个轴承的温度达到了预设散热温度时，变频器都会控制水冷装置120进行散热，对电机进行保护。
64.在另一实施例中，第一温度采样电路210可以包括三个用于分别检测电机三个绕组温度的第一传感器、两个用于检测电机前后轴承温度的第二传感器和用于分别检测水箱进水口温度和出水口温度的第三传感器、第四传感器，通过在不同位置设置多个传感器可以提高对电机散热控制的及时性。进一步的，上述所有传感器可以设置于同一pte板上，各个输出端分别接入plc的各输入端。参照图3，plc的八个输入端分别接入pte板输出的八路温度检测信号(其中一路备用)，plc通过rs485通信端输出信号至变频器。
65.变频器可以在三路检测电机三个绕组温度的第一传感器及两个用于检测电机前后轴承温度的第二温度传感器中的任何一个检测到的温度达到预设报警温度时都发出警报；在三路检测电机三个绕组温度的传感器及两个用于检测电机前后轴承温度传感器中任何一个检测到的温度达到预设停机温度时控制电机停止运行。
66.由于变频器正常可以接收到八路温度检测信号，若出现三路或三路以上信号接收不到的情况，说明此时pte板出现故障了，此时变频器可以停止运行并发出警报。
67.参照图4，在一实施例中，开关电路230包括do信号接收端子231及接触器232；接触器232包括线圈km1、第一触头k1、第二触头k2和第三触头k3；
68.do信号接收端子231与线圈km1连接，第一触头k1、第二触头k2和第三触头k3的第一端分别与电源连接，第一触头k1、第二触头k2和第三触头k3的第二端分别与水冷装置120的电源端连接；do信号接收端子在接收到散热开启信号时接通，使线圈km1导通，第一触头k1、第二触头k2和第三触头k3均闭合，电源通过第一触头k1、第二触头k2和第三触头k3为水冷装置120供电。
69.进一步的，开关电路230还包括断路器qf，断路器qf设置于电源与第一触头k1、第二触头k2和第三触头k3的第一端。
70.基于上述硬件结构，本方案可以将变频器与电机的水冷装置120相结合，实现了变
频器对电机轴承、绕组以及水冷装置120的温度的实时监控控制，及时控制水冷装置120工作，保证电机不过温，确保电机安全。
71.本实用新型还提供一种电机系统，该电机系统包括电机本体、水冷装置和电机散热控制电路；电机散热控制电路用于根据电机本体的温度控制水冷装置对电机本体进行散热，该电机散热控制电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的电机系统采用了上述电机散热控制电路的技术方案，因此该电机系统具有上述电机散热控制电路所有的有益效果。
72.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。